典型含钙废弃物作为固体碱催化剂制备生物柴油研究

摘要

随着对能源需求的不断上升以及化石燃料的日益枯竭，人们越来越重视可再生能源的开发和利用。生物柴油作为一种绿色能源，正成为新型能源开发的热点。目前，传统生物柴油的方式为均相催化法，但是均相催化法会带来产物分离困难、大量的废液和难回收等问题。非均相碱催化法具有催化剂可以重复使用、环境友好、产物分离容易的优点，能克服非均相催化剂的缺点，因此近年来得到了更广泛的研究。本文以固体碱催化棕榈油与甲醇酯交换反应作为主要研究对象，对生物柴油采用气相色谱-质谱联用测定其主要成分,并且建立外标法测定脂肪酸甲酯产率的分析方法。
　　本研究以制备低成本、高效的生物柴油的非均相碱催化剂作为主要研究对象,以三种不同种类的含钙废料（鸭蛋壳、鲍鱼壳和猪骨头）为原料，研究催化剂的制备和反应工艺条件，通过对催化剂的表征（XRD、N2吸脱附、Hammet indicator method和XRF），详细分析了几类催化剂的物理化学性质。得到以下主要结论：⑴采用废鸭蛋壳制备了固体碱催化剂（Duck-Ca），得到制备催化剂适宜的工艺条件为：焙烧温度800℃，焙烧时间4h。在此基础上，以棕榈油为原料，得到合成生物柴油最佳工艺条件为：催化剂用量7wt.％，醇油摩尔比9:1，反应温度65℃，反应时间3h，转化率达到92.5%。这类催化剂在酯交换反应中表现出了比较好的稳定性，8次反应后生物柴油产率仍在80%以上。⑵采用废鲍鱼壳制备了固体碱催化剂（Abalone-Ca）。研究了反应时间、反应温度、醇油摩尔比、焙烧温度等因素对催化剂的活性的影响。以棕榈油为原料，得到合成生物柴油最佳工艺条件为：催化剂用量6 wt.%，醇油摩尔比12:1，反应温度65℃，反应时间3 h，产率为90.3%。这类催化剂在酯交换反应中同样表现较好的可重复性。⑶采用猪骨头制备了固体碱催化剂（P ig-Ca）。研究了不同焙烧温度对催化剂活性的影响。得到制备催化剂适宜的工艺条件为：焙烧温度1000℃，焙烧时间4 h。在此基础上，以棕榈油为原料，利用P ig-C a催化制备生物柴油，得到合成生物柴油最佳工艺条件为：反应温度65℃，催化剂用量15%，反应时间4 h，醇油摩尔比18:1，产率为86.7%。催化剂在重复使用5次后，生物柴油产率为80.2%，是一种廉价的、潜在的可工业化性用的催化剂。

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第一章 绪论

1. 1引言

1. 2生物柴油概述

1. 3生物柴油国内外发展现状

1. 4生物柴油的合成方法

1. 5固体碱催化剂制备生物柴油的研究进展

1. 6选题意义及主要研究内容

第二章 生物柴油中脂肪酸甲酯的分析方法建立

2. 1引言

2. 2实验部分

2. 3原料油棕榈油的物性分析

2. 4气质联用定性测定脂肪酸甲酯的组成

2. 5气相色谱法定量分析产物中脂肪酸甲酯的含量

2. 6生物柴油收率的计算

第三章 鸭蛋壳作为固体碱催化剂制备生物柴油

3. 1引言

3. 2 材料与方法

3. 3结果与讨论

3. 4本章小结

第四章 鲍鱼壳作为固体碱催化剂制备生物柴油

4. 1引言

4. 2材料与方法

4. 3结果与讨论

4. 4本章小结

第五章 猪骨头作为固体碱催化剂制备生物柴油

5. 1引言

5. 2材料和方法

5. 3结果与讨论

5. 4三种催化剂的比较

5. 5本章小结

第六章 结论和展望

6. 1结论

6. 2展望

参考文献

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